3.4.3 эквивалентная шероховатость: Шероховатость, равная равномерной песочной шероховатости, по значению которой вычисляют такой же коэффициент гидравлического сопротивления, как и для фактической шероховатости.
Полезное
Смотреть что такое «эквивалентная шероховатость» в других словарях:
ГОСТ 8.586.1-2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования — Терминология ГОСТ 8.586.1 2005: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств. Часть 1. Принцип метода измерений и общие требования оригинал… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ДАРСИ — ВЕЙСБАХА ФОРМУЛА — (в гидравлике), определяет величину потерь напора на трение при движении жидкости в трубах: hv=(ll/d)(v2/2g), где l коэфф. гидравлич. трения, l и d длина и диаметр трубы, ч ср. скорость течения жидкости, g ускорение свободного падения. Коэфф. l… … Физическая энциклопедия
общий КПД (КПД агрегата) ηgr(ar) — 3.1.35 общий КПД (КПД агрегата) ηgr(ar) : Отношение мощности, отдаваемой насосом жидкости, к мощности, потребляемой приводом насоса: (3.17) 3.1.36 высота самовсасывания: Высота самозаполнения подводящего трубопровода самовсасывающим насосом… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 6134-2007: Насосы динамические. Методы испытаний — Терминология ГОСТ 6134 2007: Насосы динамические. Методы испытаний оригинал документа: 3.1.29 NPSH3 (критический кавитационный запас Dhкр): NPSH для 3 % падения полного напора первой ступени насоса как стандартное основание для использования при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
комнатная температура — 3.84 комнатная температура: Температура до 50 °С. Источник: ГОСТ Р 51365 99: Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое. Общие технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ Р 54786-2011: Крепежные изделия для разъемных соединений атомных энергетических установок. Технические условия — Терминология ГОСТ Р 54786 2011: Крепежные изделия для разъемных соединений атомных энергетических установок. Технические условия оригинал документа: 3.7 виток резьбы: Часть выступа резьбы, соответствующая одному полному обороту точек винтовой… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
РД 08.00-60.30.00-КТН-046-1-05: Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов — Терминология РД 08.00 60.30.00 КТН 046 1 05: Неразрушающий контроль сварных соединений при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов: 1.4.15 Бригада сварщиков группа аттестованных в установленном порядке сварщиков, назначенных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость стенок характеризуется величиной и формой различных, порой самых незначительных по размерам, выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависит от материала стенок и их обработки.
Шероховатость — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм).
Содержание статьи
Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления ржавчины, коррозии, отложения осадков и т.д.
Абсолютная шероховатость
В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость – κ, представляющая собой среднюю величину указанных выступов и неровностей, измеренную в линейных единицах.
Некоторые значения шероховатости стенок трубопровода приведены в таблице ниже
Чистые цельнотянутые из латуни, меди и свинца
Новые цельнотянутые стальные
Стальные с незначительной коррозией
В случае когда величина выступов шероховатости стенки трубы меньше, чем толщина вязкого (ламинарного) подслоя неровности стенки полностью погружены в этот слой.
При этом турбулентная часть потока не будет входить в непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок, а будут зависеть только от свойств самой жидкости.
Если величина выступов такова, что они превышают толщину вязкого подслоя, то неровности стенок будут выступать в турбулентную область, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на величину потерь энергии.
В этом случае каждый отдельный выступ можно сравнить с плохо обтекаемой поверхностью, находящейся в окружающем её потоке жидкости и являющейся источников образования вихрей.
В соответствии с написанным выше поверхности условно разделяют на гидравлически гладкие (первый случай) и шероховатые (второй вариант).
На самом деле, толщина вязкого подслоя непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. У гидравлически гладких стенок с возрастанием числа Рейнольдса тоже начинает проявляться шероховатость, так как вязкий подслой становиться тоньше и выступы шероховатости, которые первоначально полностью располагались в этом слое, начинают выходить из него, выступая в турбулентную зону.
Следовательно, одна и та же стенка в зависимости от величины числа Рейнольдса может вести себя по разному: в одном случае – как гладкая в другом – как шероховатая.
Поэтому абсолютная шероховатость стенок трубопровода не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.
Относительная шероховатость и относительная гладкость.
Для характеристики влияния шероховатости на величину гидравлических сопротивлений, а так же исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительная шероховатость – ε.
Под термином относительная шероховатость понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, характеризующему сечение потока(например, к радиусу трубы r, к глубине жидкости в открытом потоке h и т.п.).
В некоторых случаях вводят понятие относительной гладкости ε / как величины обратной относительной шероховатости
В действительно, как показали исследования, на величину гидравлических сопротивлений влияет не только абсолютное значение шероховатости (высота выступов), но также в значительной степени их форма и густота. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.
Видео о шероховатости
В настоящее время для того, чтобы охарактеризовать шероховатость стенки трубы при гидравлических расчетах обычно пользуются понятием – эквивалентной шероховатости. Этот эквивалент представляет собой такую величину выступов однородной абсолютной шероховатости, которая дает при подсчетах одинаковую с действительной шероховатостью величину потерь напора.
Эквивалентная шероховатость в зависимости от диаметра трубы по-разному сказывается на величине гидравлических сопроти-лений. [5]
Эквивалентная шероховатость не может быть непосредственно измерена и определяется путем точных гидравлических испытаний. [6]
Эквивалентная шероховатость может быть определена из табл. 4.2 [ 96, с. [8]
Эквивалентная шероховатость зависит от материала ( металла, бетона и др.) трубопровода и его состояния. [9]
Эквивалентная шероховатость введена для характеристики шероховатости реальных труб, у которых высота отдельных шероховатостей неравномерна. [10]
Эквивалентная шероховатость & э учитывает не только среднюю высоту выступов, но также их форму, расположение в плане и пр. [12]
Количественно эквивалентная шероховатость в формуле Альтшуля характеризует суммарное влияние состояния внутренней поверхности стенки трубопровода на коэффициент гидравлического сопротивления. [13]
Эквивалентная шероховатость образцов в первоначальный период коррозионного разрушения поверхностного слоя заметно снижается. Под действием малых электрических токов, возникающих на поверхности металла в результате взаимодействия с ним электролита, происходит разрушение выступов шероховатостей. Как на выступах, так и на впадинах имеют место и аноды и катоды. Но на выступах поляризация катодных поверхностей быстро устраняется создаваемой потоком деполяризацией. В то же время действие коррозионных элементов во впадинах будет сильно замедляться иенарушаемой поляризацией с накоплением в этих впадинах продуктов коррозии. [14]
Первопричиной потерь энергии hс во всех случаях является сила внутреннего трения (вязкости), однако ее действие проявляется по-разному в зависимости от условий на границах потока. Твердые неподвижные границы всегда оказывают тормозящее воздействие на поток. Это воздействие называют гидравлическими сопротивлениями. В общем случае потери энергии в гидравлических сопротивлениях слагаются из потерь в сопротивлениях по длине hд и в местных сопротивлениях.
Сопротивления по длине. В чистом виде эти сопротивления имеют место при течении жидкостей и газов по цилиндрическим трубам или каналам с постоянной по длине потока средней скоростью. В этих случаях потери гидродинамического напора (механической энергии), выраженные в линейных единицах столба данной жидкости, определяют по формуле Вейсбаха — Дарси
где l — длина участка, на котором определяются потери; v — средняя скорость; R — гидравлический радиус, определяемый как отношение площади нормального сечения потока к смоченному периметру. Для круглых труб 4R = 2d (d — диаметр трубы), и формула (3.50) приобретает вид
Потери энергии, выраженные в размерности давления, определяются по формуле
Гидравлический коэффициент трения λ в общем случае зависит от конфигурации граничных поверхностей и числа Rе. Понятие конфигурации включает в себя форму поперечного сечения и шероховатость стенок. Общий характер зависимости λ от числа Rе и шероховатости стенок для круглых труб по данным опытов Никурадзе показан на рис.3.9. В этих опытах шероховатость создавалась искусственно и оценивалась средним размером выступа ∆Д. Как показывает ход экспериментальных кривых, возможны следующие течения: 1 — ламинарный режим λ 1 =f 1 (Re); 2 — гладкостенный турбулентный режим λ 2 =f 2 (Re); 3 — доквадратичный турбулентный режим λ 3 =f 3 (Re); 4 — квадратичный турбулентный режим λ 4 =f 4 (Re).
Для промышленных труб, в которых шероховатость неравномерна, в качестве ее характеристики применяется эквивалентная абсолютная шероховатость ∆, значения которой для некоторых типов труб приведены в табл.3.8 [5, 11]. Графическая зависимость λ от Rе для таких труб, обобщенная по результатам многих исследований (главным образом ВТИ), представлена на рис.3.10 (ламинарный режим не показан). Более подробные таблицы значений эквивалентных шероховатостей приведены в [6, 12].
Рис. 3.9. Зависимость гидравлического коэффициента трения от числа Рейнольдса для круглых труб c равномерной (песочной) шероховатостью.
1—2 — зоны ламинарного и гладкостенного режимов; 3—4 — зоны доквадратичного и квадратичного сопротивлений; К—К — приблизительная нижняя граница квадратичного режима; А — расчет по формуле λ = 64/Rе; Б— расчет по формуле λ = 0,316/Rе; В — расчет по формуле Прандтля 1/√λ = 2lg(Re/√λ) – 0,8.
Эквивалентная абсолютная шероховатость труб из разных материалов [ править ]
Материал и способ изготовления труб
Состояние трубы
Δ, мм
Тянутые из стекла и цветных металлов
Новые технически гладкие
(0,001— 0,002)/0,0015
Бесшовные стальные
Новые и чистые
(0,01— 0,02) /0,014
Стальные сварные
После нескольких лет эксплуатации
(0,15—0,3)/0,2
Новые и чистые
(0,03—0,12)/0,05
С незначительной коррозией, после очистки
(0,10—0,20)/0,15
С умеренной коррозией
(0,30—0,70)/0,5
Старые с сильной коррозией
(0,80—1,5)/1,0
То же с большими отложениями
(2,0—4,0)/3,0
Стальные оцинкованные
Новые и чистые
(0,10—0,20)/0,15
После нескольких лет эксплуатации
(0,40—0,70)/0,5
Чугунные
Новые асфальтированные
(0,08—0,26)/0,12
Новые без покрытия
(0,20—0,50)/0,3
Бывшие в употреблении
(0,5—1,5)/1,0
Асбоцементные
Новые
(0,05—0,10)/0,085
Бетонные
Новые из предварительно напряженного бетона
(0,02 — 0,05)/0,03
Новые центробежные
(0,15—0,30)/0,2
Бывшие в употреблении
(0,30—0,80)/0,5
Из необработанного бетона
1,0—3,0
Примечание. В числителе приведены пределы изменения ∆, в знаменателе — его средние значения.
Рис. 3.10. Зависимость гидравлического коэффициента трения от числа Рейнольдса для круглых труб c неравномерной шероховатостью.
Табл.3.9Наиболее употребительные расчетные формулы для коэффициента λ даны в табл.3.9
Сводная таблица расчетных формул для гидравлического коэффициента трения
Зона сопротивления (рис. 3.9)
Для труб некруглого сечения при определении потерь напора следует пользоваться формулой (3.50). Коэффициенты λ для некоторых форм поперечного сечения приведены на рис. 3.11 [ 7 ]. Для других форм поперечного сечения данные о λ можно найти в [6, 12].
Рис. 3.11. Зависимость гидравлического коэффициента трения от
числа Рейнольдса для труб некруглого сечения:
Сжимаемость газов мало влияет на зависимость λ = f(Re), о чем свидетельствуют опытные данные, приведенные на рис. 3.12 [ 7 ].
Рис. 3.12. Зависимость гидравлического коэффициента трения для гладкой трубы от числа Рейнольдса при дозвуковом и сверхзвуковом течениях газа
• — дозвуковое течение; О — сверхзвуковое течение; расчет по формуле Прандтля—Никурадзе 1/√λ = 2lg(Re√λ) – 0,8
Однако в области чисел М, близких к 1, наблюдаются заметные отклонения значений λ для газа от значений этого коэффициента для несжимаемой жидкости [ 8 ] (рис.3.13).
Рис. 3.13. Влияние числа Маха на гидравлический коэффициент трения при дозвуковом течении газа в гладкой трубе:
λ, λи — коэффициенты трения для газа и несжимаемой жидкости; О — опыты МЭИ; ▲ — опыты МО ЦКТИ.
Внутренняя структура течения в круглых трубах зависит от режимов течения. При стабилизированном ламинарном течении распределение местных скоростей подчиняется параболическому закону
или в безразмерном виде
u/u max =1-r 2 /r0 2
(3.54)
где р — давление; r0 — радиус трубы; z— координата, отсчитываемая вдоль оси трубы вниз по течению; umах — максимальная скорость:
u max =-(1/4μ)r0 2 dP/dz
(3.55)
Средняя скорость в 2 раза меньше максимальной: v = umах /2. Падение давления ∆р на участке горизонтальной трубы длиной l определяют по формуле Пуазейля
Из уравнения Бернулли (3.48), составленного для граничных сечений участка l, следует, что ∆р = ρghД, hД— потери напора и, следовательно,
откуда вытекает, что λ = 64/Rе, где Rе = vd/ν. Для наклонной трубы формула (3.57) выражает падение гидродинамического напора: ∆Hгд= ∆р/ρg + z1-z2= hД, где z1и z2 — отметки центров тяжести сечений трубы в начале и конце участка l.
Стабилизированное течение устанавливается лишь на некотором расстоянии от входа в трубу, за пределами так называемого начального участка, длина которого для круглой трубы lнач ≈ 0,04dRе.
Падение давления на начальном участке не подчиняется формуле Пуазейля (3.56), но приближенно может быть определено по формуле
р0–р2=64lначρv 2 /(Re*d*2)+2,1ρv 2 /2
(3.58)
где р0 — давление в резервуаре, откуда берет начало труба; р2 — давление в конце начального участка (подробнее о начальном участке см. [ 9 ]).
Разрушение ламинарного режима в трубе и переход к турбулентному режиму происходят при достижении критического числа Рейнольдса. Для круглых труб это значение составляет приблизительно 2300. При Re ≤ Rекр наблюдается устойчивый ламинарный режим; при Rе > Rекр возможно появление турбулентности, но не исключено и сохранение ламинарного режима, который, однако, является неустойчивым. Для труб некруглого сечения критическое число Рейнольдса приблизительно равно 2*10 3 (см. рис. 3.11), причем Rе = vd1/ν, где d1 — гидравлический диаметр, определяемый соотношением 4S/χ, в котором χ — смоченный периметр сечения S трубы.
При стабилизированном турбулентном течении в трубах распределение местных осредненных скоростей описывается полуэмпирическими или эмпирическими формулами. Наиболее известные из них:
а) логарифмическая формула для гладкостенного режима течения
где u*=√(τ0/ρ) —динамическая скорость; τ0 — касательное напряжение на стенке; у — расстояние от стенки. Другая форма этой зависимости имеет вид
где Umах — максимальная скорость (на оси трубы). Средняя скорость связана с максимальной соотношением
б) универсальная логарифмическая формула для всех турбулентных режимов в шероховатых трубах
где функция f(u*Δ/ν)=B1 определяется графиком, приведенным на рис. 3.14;
в) степенная формула (эмпирическая)
где показатель в зависимости от числа Rе изменяется от 1/6 до 1/10. Значение, соответствующее гладкостенному режиму (при Rекр ≤ Re ≤10 5 ): n=1/7.
Вид функции B1, определяющей закон распределения скоростей в шероховатых трубах.
Местные гидравлические сопротивления. К этим сопротивлениям относятся всякие резкие изменения формы граничных поверхностей потока (расширения, сужения, изгибы, изломы и т.п.). Общей зависимостью для определения потерь напора в местных сопротивлениях служит формула Вейсбаха
где ζм — коэффициент местного сопротивления, зависящий в общем случае от числа Rе и конфигурации граничных поверхностей.
Общий характер этой зависимости для нескольких типов местных сопротивлений приведен на рис. 3.15 [ 5, 11 ].
Рис. 3.15. Зависимость коэффициента местных сопротивлений от числа Рейнольдса
□—тройник; ▼—шаровой клапан; ∆— угольник 90°; • — разъемный клапан; О — диафрагма (при отношении площади отверстия к площади трубы п = 0,05).
Эти кривые удовлетворительно описываются формулой вида
где А1 и ζкв — постоянные, зависящие от геометрической формы местного сопротивления. В табл.3.10 [11] приводятся значения этих постоянных для нескольких видов местных сопротивлений.
Значения А1 и ζкв для некоторых местных сопротивлений
Что такое эквивалентная шероховатость стенок трубы
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Эквивалентная шероховатость
Эквивалентная шероховатость — такая условная, постоянная по длине трубы шероховатость, образованная выступами одинаковой высоты еа, при которой потери энергии потока на трение будут теми же самыми, что и при данной реальной шероховатости с выступами различной величины. [1]
Эквивалентная шероховатость — это искусственная равномерная зернистая шероховатость с такой высотой ( диаметром) зерен ( Дэ rf3), при которой в области квадратичного сопротивления ( где Л зависит только от шероховатости и не зависит от Re) значение коэффициента К равно его значению при естественной шероховатости. [2]
Эквивалентная шероховатость — это воображаемая равномерная зернистая шероховатость с такой высотой ( диаметром) зерен ( Да d3), при которой в области квадратичного сопротивления ( где X зависит только от шероховатости и не зависит от Re) значение коэффициента А равно его значению при естественной шероховатости. [3]
Эквивалентная шероховатость в зависимости от диаметра трубы по-разному сказывается на величине гидравлических сопроти-лений. [5]
Эквивалентная шероховатость не может быть непосредственно измерена и определяется путем точных гидравлических испытаний. [6]
Эквивалентная шероховатость может быть определена из табл. 4.2 [ 96, с. [8]
Эквивалентная шероховатость зависит от материала ( металла, бетона и др.) трубопровода и его состояния. [9]
Эквивалентная шероховатость введена для характеристики шероховатости реальных труб, у которых высота отдельных шероховатостей неравномерна. [10]
Эквивалентная шероховатость определяется путем испытания данной трубы в области квадратичного сопротивления и вычисления А по опытному значению А из формулы ( 2 — 23), которая получена в результате исследования труб с искусственно созданной зернистой шероховатостью. [11]
Эквивалентная шероховатость & э учитывает не только среднюю высоту выступов, но также их форму, расположение в плане и пр. [12]
Количественно эквивалентная шероховатость в формуле Альтшуля характеризует суммарное влияние состояния внутренней поверхности стенки трубопровода на коэффициент гидравлического сопротивления. [13]
Эквивалентная шероховатость образцов в первоначальный период коррозионного разрушения поверхностного слоя заметно снижается. Под действием малых электрических токов, возникающих на поверхности металла в результате взаимодействия с ним электролита, происходит разрушение выступов шероховатостей. Как на выступах, так и на впадинах имеют место и аноды и катоды. Но на выступах поляризация катодных поверхностей быстро устраняется создаваемой потоком деполяризацией. В то же время действие коррозионных элементов во впадинах будет сильно замедляться иенарушаемой поляризацией с накоплением в этих впадинах продуктов коррозии. [14]
Кэ-абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода из листовой стали, равная 0 1 мм; d — диаметр воздуховода, мм; Re-число Рей-нольдса. [15]
Абсолютная, эквивалентная и относительная шероховатость. Гидравлически гладкие и гидравлически шероховатые трубы.
Трубы из латуни, свинца, меди
0,000 ¸ 0,002
Стальные высококачественные бесшовные трубы
0,06 ¸ 0,20
Стальные трубы
0,1 ¸ 0,5
Чугунные трубы
0,2 ¸ 1,0
Для труб, отличающихся по форме от цилиндрических, вводят понятие гидравлического (эквивалентного) диаметра. Гидравлический диаметр — это диаметр круглой трубы, имеющей площадь поперечного сечения, равную площади трубы иной формы
,
где П — полный смоченный периметр трубы.
Гидравлический диаметр используют в формулах для расчета потерь давления в трубах, форма поперечного сечения которых отличается от круга.
Шероховатость стенок трубопровода: типы и влияние
Твердые стенки, ограничивающие поток жидкости, всегда в той или иной степени обладают известной шероховатостью. Шероховатость стенок характеризуется величиной и формой различных, порой самых незначительных по размерам, выступов и неровностей, имеющихся на стенках, и зависит от материала стенок и их обработки.
Шероховатость — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм).
Содержание статьи
Обычно с течением времени шероховатость изменяется от появления ржавчины, коррозии, отложения осадков и т.д.
Абсолютная шероховатость
В качестве основной характеристики шероховатости служит так называемая абсолютная шероховатость – κ, представляющая собой среднюю величину указанных выступов и неровностей, измеренную в линейных единицах.
Некоторые значения шероховатости стенок трубопровода приведены в таблице ниже
Чистые цельнотянутые из латуни, меди и свинца
Новые цельнотянутые стальные
Стальные с незначительной коррозией
В случае когда величина выступов шероховатости стенки трубы меньше, чем толщина вязкого (ламинарного) подслоя неровности стенки полностью погружены в этот слой.
При этом турбулентная часть потока не будет входить в непосредственное соприкосновение со стенками и движение жидкости, а следовательно, и потери энергии не будут зависеть от шероховатости стенок, а будут зависеть только от свойств самой жидкости.
Если величина выступов такова, что они превышают толщину вязкого подслоя, то неровности стенок будут выступать в турбулентную область, увеличивая беспорядочность движения и существенным образом влиять на величину потерь энергии.
В этом случае каждый отдельный выступ можно сравнить с плохо обтекаемой поверхностью, находящейся в окружающем её потоке жидкости и являющейся источников образования вихрей.
В соответствии с написанным выше поверхности условно разделяют на гидравлически гладкие (первый случай) и шероховатые (второй вариант).
На самом деле, толщина вязкого подслоя непостоянна и уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. У гидравлически гладких стенок с возрастанием числа Рейнольдса тоже начинает проявляться шероховатость, так как вязкий подслой становиться тоньше и выступы шероховатости, которые первоначально полностью располагались в этом слое, начинают выходить из него, выступая в турбулентную зону.
Следовательно, одна и та же стенка в зависимости от величины числа Рейнольдса может вести себя по разному: в одном случае – как гладкая в другом – как шероховатая.
Поэтому абсолютная шероховатость стенок трубопровода не может полностью характеризовать влияние стенок на движение жидкости. Естественно, что стенки с одной и той же абсолютной шероховатостью в потоках небольших поперечных размеров должны будут вносить большие возмущения в поток жидкости и оказывать большее сопротивление движению, чем в потоках большого сечения.
Относительная шероховатость и относительная гладкость.
Для характеристики влияния шероховатости на величину гидравлических сопротивлений, а так же исходя из условий соблюдения подобия, в гидравлике вводится понятие относительная шероховатость – ε.
Под термином относительная шероховатость понимают безразмерное отношение абсолютной шероховатости к некоторому линейному размеру, характеризующему сечение потока(например, к радиусу трубы r, к глубине жидкости в открытом потоке h и т.п.).
В некоторых случаях вводят понятие относительной гладкости ε / как величины обратной относительной шероховатости
В действительно, как показали исследования, на величину гидравлических сопротивлений влияет не только абсолютное значение шероховатости (высота выступов), но также в значительной степени их форма и густота. Учесть влияние этих факторов непосредственными измерениями шероховатости практически невозможно.
Видео о шероховатости
В настоящее время для того, чтобы охарактеризовать шероховатость стенки трубы при гидравлических расчетах обычно пользуются понятием – эквивалентной шероховатости. Этот эквивалент представляет собой такую величину выступов однородной абсолютной шероховатости, которая дает при подсчетах одинаковую с действительной шероховатостью величину потерь напора.
Что такое эквивалентная шероховатость стенок трубы
Рисунок 434. Шероховатость и зарастание трубопровода
Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается, вследствие коррозии и образования отложений на трубах. При этом происходит изменение шероховатости трубопровода и его зарастание (уменьшение поперечного сечения). Увеличение шероховатости и зарастание приводит к уменьшению диаметра трубопровода и как следствие к увеличению потерь напора. Меньше всего этому явлению подвержены асбоцементные, стеклянные и пластмассовые трубы. Сложность физических, химических и биологических явлений, определяющих изменение шероховатости труб и их зарастание, приводит к необходимости ориентироваться на некоторые средние показатели, которые в первом приближении можно оценить по формуле [5]:
Рисунок 435. (19)
— коэффициент эквивалентной шероховатости для новых труб в начале эксплуатации, мм;
— коэффициент эквивалентной шероховатости через t лет эксплуатации, мм;
— ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год, зависящий от физико-химических свойств подаваемой по ним воды.
По А.Г. Камерштейну, природные воды разбиваются на пять групп, каждая из которых определяет характер и интенсивность снижения пропускной способности трубопровода:
Коррозионное
воздействие
Зарастание трубопровода можно измерять при выполнении реконструкции трубопроводов или ежегодных ремонтах при помощи обычной линейки (рисунок выше), а увеличение шероховатости определять по выше изложенной методике.
Значения коэффициента эквивалентной шероховатости для новых труб приведены в таблице ниже.
Тип трубы
Состояние трубы
Коэффициент эквивалентной шероховатости трубы, мм
Среднее значение коэффициента эквивалентной шероховатости трубы, мм
Бесшовные стальные трубы
Новые и чистые
0.01 – 0.02
0.014
Стальные сварные трубы
Новые и чистые
0.03 – 0.1
0.06
Чугунные трубы
Новые асфальтированные
0 – 0.16
0.12
Чугунные трубы
Новые без покрытия
0.2 – 0.5
0.3
Асбестоцементные
Новые
0.05 – 0.1
0.085
Железобетонные
Новые виброгидропрессованные
0 – 0.05
0.03
Железобетонные
Новые центрифугированные
0.15 – 0.3
0.2
Пластмассовые
Новые, технически гладкие
0 – 0.002
0.001
Стеклянные
Новые, технически гладкие
0 – 0.002
0.001
Алюминиевые
Новые, технически гладкие
0 – 0.002
0.001
Общие потери в трубопроводе, с учетом потерь в местных сопротивлениях могут быть определены по формуле:
в одном случае – как гладкая 
,
— коэффициент эквивалентной шероховатости для новых труб в начале эксплуатации, мм;
— коэффициент эквивалентной шероховатости через t лет эксплуатации, мм;
— ежегодный прирост абсолютной шероховатости, мм в год, зависящий от физико-химических свойств подаваемой по ним воды.